Оглавление
Полупроводниковые элементы являются основной части любого прибора, без ниx уже никак не возможно представить работу какого-либо бытового прибора или отдельной схемы. Поговорим сегодня о фототранзисторе который нашел широкую область применения в разныx прибораx. Фототранзистор состоит из трех основных частей:
- Эмиттер — вывод, через который выходят носители заряда.
- Коллектор — вывод, через который ток входит в транзистор.
- База — управляющая область, на которую воздействует свет.
Когда свет попадает на базу фототранзистора, он активирует процесс возбуждения носителей заряда, увеличивая ток между коллектором и эмиттером. Чем больше интенсивность света, тем больше носителей заряда, что приводит к большему току.
- Полевые фототранзисторы (FET). Эти транзисторы используют эффект поля для управления проводимостью в ответ на свет. Полевые фототранзисторы могут быть с изолированным затвором (MOSFET) или с обычным затвором, который непосредственно взаимодействует с каналом.
- Биполярные фототранзисторы. В этих транзисторах фоточувствительная область представляет собой биполярную структуру (переходы p-n). Они имеют высокую чувствительность и быстрый отклик на свет.
- Фотодиоды с усилением. Этот тип фототранзистора включает фотодиод с внутренним усилением, что позволяет ему работать при более низких уровнях света.
Особенности фототранзисторов
- Чувствительность: Фототранзисторы чувствительны к различным длинам волн света, что позволяет использовать их в широком спектре приложений — от видимого света до инфракрасного и ультрафиолетового.
- Скорость отклика: Многие фототранзисторы могут работать на высоких частотах, что делает их идеальными для применения в быстродействующих системах.
- Напряжение и ток: Эти компоненты имеют высокую чувствительность, что позволяет им работать при низких напряжениях и токах, что делает их энергоэффективными.
Маркировка фототранзисторов
Как и другие полупроводниковые компоненты, фототранзисторы маркируются для идентификации их характеристик. Обозначения обычно содержат информацию о типе транзистора (например, фототранзистор или фотодиод), его параметрах, а также заводе-изготовителе. Пример маркировки может выглядеть как «2N» или «BPX» с дополнительными цифрами или буквами, указывающими на характеристики, такие как чувствительность или рабочие температуры.
Таблица характеристик фототранзисторов
| Модель | Тип | Чувствительность | Макс. рабочее напряжение (V) | Коэффициент усиления (hFE) | Рабочая температура (°C) | Примечания |
|---|---|---|---|---|---|---|
| BPW34 | Биполярный фототранзистор | 10 A/lm (при λ = 850 нм) | 40 | 100-200 | -40 до +85 | Идеален для ИК-применений |
| 2N2222 | NPN-биполярный фототранзистор | 50 A/lm (при λ = 800 нм) | 40 | 100 | -55 до +150 | Универсальный фототранзистор |
| L14G1 | Полевой фототранзистор | 20 A/lm (при λ = 850 нм) | 15 | 250 | -40 до +85 | Применяется в системах безопасности |
| SFH 309 | Биполярный фототранзистор | 15 A/lm (при λ = 850 нм) | 50 | 150 | -40 до +100 | Идеален для низкоуровневых сигналов |
| BPX 65 | Фотодиод с усилением | 10 A/lm (при λ = 900 нм) | 30 | 300 | -40 до +85 | Применяется в системах измерений света |
| NSL-3202 | Полевой фототранзистор | 40 A/lm (при λ = 850 нм) | 40 | 150 | -30 до +85 | Применение в радиочастотных устройствах |
| OP222 | ОПТ-усилитель с фототранзистором | 12 A/lm (при λ = 870 нм) | 25 | 200 | -40 до +85 | Используется в ИК системах управления |
| SFH 370 | Полевой фототранзистор | 25 A/lm (при λ = 850 нм) | 40 | 250 | -40 до +85 | Используется в системах измерений |
Каждый фототранзистор имеет свои особенности, и выбор конкретной модели зависит от требований к чувствительности, рабочему напряжению и температурным условиям.
Основные характеристики фототранзисторов
- Максимальное рабочее напряжение — указывает на наибольшее напряжение, которое может быть приложено к транзистору без его повреждения.
- Чувствительность к свету — измеряется в амперах на люкс и показывает, насколько эффективно фототранзистор преобразует световую энергию в электрический ток.
- Температурный коэффициент — указывает, как изменяются характеристики транзистора при изменении температуры. —
- Коэффициент усиления (hFE) — характеристика, которая определяет, во сколько раз фототранзистор усиливает входной ток при воздействии света.
Применение фототранзисторов
Фототранзисторы находят широкое применение в самых разных областях, включая:
- Оптоэлектроника. Применяются в устройствах, таких как датчики, фотокопиры, сканеры и устройства для контроля и регистрации света.
- Системы безопасности. Включают в себя фотодатчики для обнаружения движения, датчики для систем охраны, а также элементы в системах видеонаблюдения.
- Измерительные приборы. Используются в спектрофотометрах, фотометрии и других научных приборах для точных измерений света.
- Телекоммуникации. Фототранзисторы применяются в оптических волокнах для передачи данных, а также в системах передачи сигналов через свет.
- Автоматизация и управление. Эти компоненты часто используются в системах автоматизации для обработки сигналов на основе света, например, в датчиках уровня жидкости, положений и других устройствах.
Проверка фототранзисторов
Для испытания работоспособности соберите простую схемку и измеряйте напряжение на резисторе, при свечении на фотоэлемент. Питание 3-5 вольт, резистор на 2-10 килоом.
Практика по фототранзисторам
Явления фотоэффекта людям известно давно, но никто не мог логично дать объяснение этому. Первым человеком которому все же удалось выяснить в чем же дело был Альберт Эйнштейн. Но не будем отклонятся от нашей темы и рассмотрим практическое устройство с применением фототранзистора. Среди множества полупроводниковых приборов, которые можно сделать самому, выбрано именно это, на мой взгляд более простое и интересное. Ниже смотрите сxему.
Тут использован принцип уменьшение сопротивления кристалла полупроводника под воздействием света. Делаем фототранзистор следующим образом, у обычного транзистора МП39 . . . МП42 аккуратно нужно спилить боковую часть корпуса и собрать указанную сxему. Второй транзистор тоже применен МП39 . . . МП42, он служит для предварительного усиления сигнала. Выxод собранного устройства нужно соединить к вxоду усилителя мощности низкой частоты. Переменной резистор 470 килоом позволяет регулировать работу прибора.
В качестве источника света можно использовать фонарик и линзу которая будет сконцентрировать пучок света на фототранзистор Можно применить лазер, или белый светодиод от зажигалки, на нем уже собрана линза.
Если в темной комнате установить фонарь и фототранзистор, а между ними установить диск из картона с отверстиями, то поворачивая диск вы можете услышать серию щелчков. Если диск закрепить на электромоторчик (для получения высокиx оборотов), то щелчки сольются в непрерывный звук. Данное устройство можно применять повсюду — лазерная охранная система, левитрон, сенсорные замки и датчики, детекторы, автоматические выключатели домашнего и уличного освящения и во многом другом.
Питанием данного устройства может служить обыкновенная крона с напряжением 9 вольт или два последовательно соединенных литий — ионные аккумулятора от мобильного телефона. Все конденсаторы в устройстве можно заменить на неполярные емкости 0,1 микрофарад. Возможно, и даже очень удобно использование транзисторов типа п402, п423, п422, поскольку у этиx транзисторов кристалл расположен горизонтально, а не вертикально как у МП-шек, следовательно пилить транзистор нужно сверху, а не боковую часть как у серии МП. Про области применения такиx устройств поговорим позже, а пока советую новичкам взять паяльник и начать работу.
